探放水设计样本.doc

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探放水设计
一、 煤( 岩) 层赋存特征
1、 煤(岩)层特征及煤层顶、 底板岩性特征
本区内须家河组一、 三、 五、 七段为含煤段, 可采和局部可采煤层仅赋存在须七段(T3xj7)和须五段(T3xj5)地层中, 分别称上、 中煤组。
须七段(T3xj7)含煤5层, 其中K9煤层在井田北段可采, K8、 K7煤层个别点达可采厚度。须五段(T3xj5)含煤3～8层, 其中K4、 K6号煤层为区内主要可采煤层, 三号煤层为局部可采, 其余各煤层个别点达可采厚度。现将矿区开采煤层分述如下:
1、 K9煤层
该煤层分布在补1号孔和石门坎以北, 即2线以北, 沿走向长约2100m范围以内。煤层结构单一, 由南向北煤层增厚, 矿区范围走向开采长度400余米, 厚度为0～0.96m, 可采厚度为0.30～0.96m, 一般0.62m, 在可采范围内属稳定煤层。石门坎以南因古河流冲蚀无煤。煤层顶板为灰色粉砂岩和细粒砂岩, 底板为灰色泥岩和粉砂质泥岩。
2、 K6煤层
该煤层为区内主要主采煤层之一, 分布于矿区北翼200m水平运输巷与+200m水平石门交接1线以北1000m走向范围内, 长约3100m。为较简单～复杂结构煤层, 纯煤总厚度0.49～1.19m, 一般0.95m。该煤层分为上下两个分层, 煤层中夹矸最大厚度0.49m, 一般0.20m, 为深灰色粘土质泥岩, 上部为黑褐色硬质粘土质泥岩。
上分层煤厚较稳定, 煤层最大总厚度1.11m, 纯煤总厚度0.42～1.11m, 一般0.75m, 3号线以北300m, 向南长800m间煤层结构复杂, 含不稳定的夹矸1～3层。
下分层为单一结构煤层, 厚度变化较大, 煤层最大厚度0.49m, 一般0.20m。
据285m水平和200m水平煤巷观察, 矿区范围内该煤层厚度较稳定, 变化不大。
3、 K4煤层
是区内主采煤层之一, 分布于井硐南北两翼。为较简单结构煤层, 纯煤总厚度0～1.30m, 可采厚度为0.30～1.30m, 一般0.89m。该煤层分为上下两个分层, 煤层中夹矸厚0.07～0.38m, 一般0.20m, 上部为黄褐色硬质粘土质泥岩, 下部为灰白色软质粘土质泥岩。
上分层3号线以南煤厚0.10～0.68m, 一般0.30m左右。
下分层可采厚度～为0.30～1.02m, 一般0.60m。在3号线以北分岔为二个分层, 其中的下分层薄而不稳定, 尖灭于1号线附近。3～5号线间下部夹狭长条带状粉砂质泥岩。K4煤层沿倾斜方向一般变化不大。
煤层顶板为灰白色软质粘土质泥岩, 个别为岩屑硅质岩, 底板为灰色粉砂质泥岩。
4、 K3煤层
该煤层分布于矿区南翼, +317m水平巷至5号线以南揭露煤厚0.08～0.38m, 200m水平巷揭露煤厚0.10～0.42m。可采范围分布于4～5号线之间。煤层结构单一, 煤厚0～0.42m, 一般煤厚0.36m。
煤层顶、 底板均为灰色粉砂质泥岩。
见可采煤层特征表
可采煤层特征表
煤层
煤层厚度( m)
煤层倾角
顶板岩性
层间距( m)
容重( t/m3)
成煤时期
煤层赋存情况
底板岩性
K9
0.30～0.96
45～65°
灰色粉砂岩和细粒砂岩
90
1.4
三迭系
简单
0.62
灰色泥岩和粉砂质泥岩
K6
0.49～1.19
45～65°
砂质泥岩
1.4
三迭系
简单
0.95
砂质泥岩、 泥岩
25
K4
0.30～1.30
45～65°
灰白色软质粘土质泥岩
1.4
三迭系
简单
0.89
灰色粉砂质泥岩
50
K3
0.30～0.42
45～65°
灰色粉砂质泥岩
1.4
三迭系
简单
0.38

2、 煤层瓦斯涌出量、 瓦斯等级、 发火期、 煤尘爆炸指数
1、 矿井瓦斯等级
据煤矿提供井下瓦斯检测资料及煤矿 瓦斯等级鉴定审查结果CH4相对涌出量6.09m3/t, CH4绝对涌出量0.691m3/min; CO2相对涌出量6.8m3/t, CO2绝对涌出量0.771m3/min。矿井瓦斯等级属低瓦斯、 低二氧化碳矿井。
2、 煤尘爆炸性、 煤的自燃发火倾向性
根据煤炭科学研究总院重庆分院提供的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告表》和《煤尘爆炸性鉴定报告》:
自燃发火等级鉴定结果: K6、 K4煤层自燃发火等级为Ⅱ类, 属自燃; K3煤层自燃发火等级为Ⅲ类, 属不易自燃, K9煤层当前未揭露, 故无鉴定结果。
煤尘爆炸性鉴定结果: 各煤层均有煤尘爆炸性危险。
附煤岩层综合柱状图:
二、 地质构造
汇南煤矿位于北北东向延展的华蓥山背斜北段西翼。华蓥山背斜呈狭长状, 两翼不对称, 东翼缓、 西翼陡; 该背斜北段, 轴部为三叠系嘉陵江组及雷口坡组, 两翼分别为三叠系须家河组和侏罗系地层所构成。
本矿区为一简单的单斜。区内无次级褶皱发生, 地层走向北25°东左右, 倾向北西, 倾角45～65°; 在含煤岩系中, 浅部地层倾角较陡, 向深部有逐渐变缓之势。
区内断裂构造不发育。在本次地质工作中仅发现落差大于或等于10m的断层共6条, 其中, 出露地表者2条(F1和F2), 其余为隐伏断层; 除F5为横向断层外, 其余均为走向逆断层。由于各断层规模均不大, 因此对矿井开拓和煤层开采无大的影响。
综上所述, 本区为倾斜的简单单斜, 地层产状变化不大, 且断层稀少, 其构造复杂程度属第一类, 即简单构造类。
三、 水文地质
1、 概况
矿区属中切割的低山丘陵地貌, 由于构造侵蚀剥蚀作用, 形成单斜叠瓦状顺向坡及丘陵地形, 有利于地表水的迳流。
矿区以北的州河是矿区内的主要地表水流, 其次是常年性溪沟水, 由于它深切各含水层, 有利地下水的排泄。另在须二段(T3xj2)地层中有三座容量较小水库, 对直接充水含水层不会产生充水影响。
矿区内主要生产井为汇南煤矿, 现采200m水平以上的煤层。200m水平巷现已向北开拓2260m、 1730m, 成为区内地下水的主要泄水点。
2、 矿井充水主要因素
影响矿井充水的主要因素是大气降水和地表水, 次为老窑积水及含水层水, 现简述如下:
(1) 大气降水: 是该矿井的主要充水水源, 它以浅部风化裂隙和采空塌陷裂隙为通道渗入矿井。访问一般在雨后1～2天矿井水增大, 久晴水量减少。
(2) 地表水: 主要是溪沟水的渗透补给。据以往观测, 沟水渗入量占汇南煤矿同期煤巷水20%左右。
州河边的天成功老窑(21), 开采长度达2200余米, 由于电站建坝, 水位抬高, 矿井被淹, 井口位于常年河水位之下10余米, 汇南煤矿开采各煤层时, 应采取防(治)水措施, 防止河水经过采空区贯入矿井。
(3) 老窑积水
区内老窑众多, 开采历史悠久。据访问, 有的采过下山, 有老窑积水。如汇南煤矿200m水平北一采区K6煤层回风巷(标高285m), 于1980年8月9日发生老窑积水, 淹没井底车场的中央变电所、 水泵房, 停产半月。今后开采时, 应注意老窑积水。
(4) 含水层水
矿区内对K3煤层开采有直接充水影响的含水层是须五段二亚段(T3xj5-2)含水层; 对K4、 K6煤层开采有直接充水影响的含水层是须六段(T3xj6)含水层。分述如下:
须五段下亚段(T3xj5-2)含水层
由细～中粒砂岩组成, 厚16～37m, 一般厚25m, 下距K3煤层3～30m。分布于低山斜坡上, 受大气降水补给条件极差, 地表无泉水出露。该层砂岩充水空间不发育, 据钻孔简易水文观测未发现涌漏现象。煤层巷道中呈滴水或潮湿状, 多处有散流状水沿采空区底板流出。总的看, 该含水层富水性较弱, 以储积量为主, 补给量小。
须六段 (T3xj6)含水层
由细～中粒砂岩组成, 下距K6煤层0～30m, 厚55～65m, 一般61m; 分布于低山顺向斜坡处。该层砂岩裂隙相对发育, 但受水条件差。在标高200m的井底车场及局部巷段见层面裂隙水, 以浸、 滴水形式泄出。据以往地质勘查的钻探资料, 该含水层在标高200m以上裂隙相对发育, 简易水文观测常出现涌、 漏水现象, 但单位涌(吸)水量小; 生产矿井揭露, 涌水量也不大, 含水层透水能力较强而富水性弱
3、 矿井近期涌水量情况
据汇南煤矿近期观测矿井涌水量情况, 风井317m水平井口自流水平常期345 m3/d( 14.3m3/h) , 丰水期607 m3/d( 25.3m3/h) , 洪水期840 m3/d( 35m3/h) ; +200m水平正常期涌水量1400 m3/d( 58.3m3/h) , 丰水期涌水量4200 m3/d( 175m3/h) , 洪水期涌水量6000 m3/d( 250m3/h) 。
4、 水文地质类型
矿区属以砂岩裂隙充水为主的含水层, 地下水主要靠大气降水补给, 直接充水含水层裂隙发育程度较差, 钻孔单位涌水量<0.1升/秒·米, 矿井涌水量小, 现生产井正常涌水量约1400 m3/d, 各含水层间在自然条件下不发生水力联系, 断层导(富)水性弱, 故属裂隙含水层为主的水文地质条件简单的煤矿床, 即二类一型。
5、 水文地质条件预测
根据地质报告和矿山提供可知: 矿井在+317m的正常涌水量为14.3m3/h, 最大涌水量为35 m3/h; 在+200m的正常涌水量为58.3m3/h, 最大涌水量为250 m3/h。
综上, 当前矿井正常涌水量为72.6m3/h, 最大涌水量为285m3/h。矿山 3月换新采矿许可证前的开采深度为+285～+607m, 3月换采矿许可证后的开采深度为+285～0m, 按比例法预计+200～±0m水平正常涌水量约为23.9m3/h ; 最大涌水量约为93.9m3/h。
此涌水量为预测, 矿山应根据掘进过程中的涌水具体情况调整排水设施设备, 防止水患事故的发生。
四、 巷道布置及支护说明
1、 开拓方式及巷道布置
轨道上山为斜巷,自主斜井井底开门后, 按9°7′方位角、 沿煤层顶板施工, 全长503m。轨道上山全段必须施工排水沟, 水沟在巷道右下帮, 位置及尺寸见巷道支护断面图。见轨道上山平面位置图
2、 支护设计
轨道上山断面形状为矩形, 毛高2.7米、 毛宽2.7米, S掘 =5.42m2 , 净高2.6米, 净宽2.6米, S净 =5.15m2。排水沟毛宽0.6米, 深0.4米, 锚杆挂网配喷浆支护。
轨道上山平面位置图

巷道支护断面图:
探放水安全技术措施
一、 概况: 根据”预报预测, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”的原则 结合我矿的实际情况采取探、 防、 堵、 截、 排的措施。为了施工的安全开展, 制定本安全技术措施。
施工地点: 轨道上山掘进工作面
水源性质: 预计水源主要为老空水、 煤层顶、 底板水和断层导水等。
钻机型号: ZDY-780型煤矿用坑道钻机
钻具配备: Ф75mm钻杆150m, 泥浆泵1台, 合金钻头3个及钻具1套。
二、 探放水前的准备工作
1、 在组织施工前, 要求施工单位将打钻所需的材料及工具, 设备准备到位, 不能因为准备工作的原因而影响施工。
2、 在运输ZDY-780型煤矿用坑道钻机等大件设备的过程中, 运输人员应轻拿轻放, 避免设备因受力碰撞而受损。
3、 钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠, 并在每次使用前检查, 确保施工的安全。
4、 每次开钻前, 检查钻杆接头的牢固情况, 严防脱钻事故的发生; 钻杆要达到不堵塞、 不弯曲、 丝口不磨损。
5、 在组织施工前, 要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查, 发现巷道支护受损的及时处理并加强支护, 并打好立柱和挡板。
6、 保持钻场有足够的安全空间, 便于施工。
7、 在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓, 清理好临时水沟, 确保排水畅通无阻。
8、 平巷时, 将3寸的排水管随掘进向前延接, 迎头20米范围使用软管。
9、 在打钻地点附近安设专用电话及报警装置, 并保证随时与调度室联系。
10、 技术人员和防探放水人员必须亲临现场, 依据设计, 确定主要探水钻孔位置、 方位, 深度以及钻孔数目。
11、 带班矿领导和当班安全员、 瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其它有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时, 必须立即停止钻进, 切断电源, 撤出人员, 并报告矿调度室, 及时处理。
三、 探放水设计
1、 探水起点的确定:
轨道上山因其边界准确, 水压不超过10kPa, 因此, 设计探水线至积水区的最小距离: 煤层中不得小于30米;
2、 警戒线的确定: 沿探水线终孔位置外推30米。
3、 超前距离: 探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米。
4、 允许掘进距离: 经探水证实无水害威胁, 可安全掘进的距离: 探水中心钻孔深度( 或5个钻孔的最小平距) 减去30米。
5、 帮距: 为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离, 布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取30米。
6、 超前距离的计算:
a=0.5A L ×(3p/kp)1/2
式中: a ------超前距离( m)
L-----巷道的跨度( 宽或高, 取其最大者) m
Kp-----煤的抗张强度, 取5 Mpa
P------水头压力( Mpa)
A-----安全系数, 一般取2～5; 本设计取5。
a=0.5×5×3.5×√3×20/10=0.5×5×2.6×2.45≈16( m) ,
a( 实) ＞21m
据此, 超前距取20米, 帮距取20米。
8、 钻孔参数的确定
( 1) 、 每钻孔5个( 1#、 2#、 3#、 4#、 5#) , 1#孔为中心孔。
( 2) 、 钻孔直径: 75mm。
( 3) 、 钻孔沿煤层倾向呈扇形布置, 超前距20米, 准掘20米。
( 4) 、 在每个钻场地点做好标记, 并挂牌管理。．
9、 老空的探水线: 沿老空积水线或老空边界平行外推60米, 其探水设计同上。
10、 井巷经过导水或可能导水断层前的探水设计:
( 1) 、 超前探水: 探水线( 探水起点) 至断层交面线的最小距离为20米, 当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。
( 2) 、 其它技术参数同上( 探水设计) 。
探放水钻孔参数设计表: 见附图
探放水钻孔布置示意图: 见附图
四、 安钻探水前的技术要求:
　1 安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距, 或有突水征兆时, 应在采取加固措施或用水闸墙封闭后, 另找安全地点探放水。
　2 钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
　3 钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时, 要严格执行停送电制度。
　4 按预计流量修建排水沟, 清理巷道并挂好风筒、 电缆、 管道等。
五、 探水施工中的技术要求:
　1 钻进时应准确判别煤、 岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时, 测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次, 如有可能应进行孔斜测量。
　2 钻进时, 发现煤岩松软、 片帮、 来压或孔中的水压、 水量突然增大, 以及有顶钻等现象时, 必须立即停钻, 记录其孔深并同时将钻杆固定, 但不得取出钻杆。要立即向矿调度室汇报, 及时采取措施, 进行处理。
　3 钻进中发现有害气体喷出时, 应立即停止钻进、 切断电源, 将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室, 采取措施。
　4 钻孔内水压过大或喷高压水时, 应采用反压和防喷装置的方法钻进, 应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施:
　( 1) 背紧工作面, 在拦板外面加设顶柱或木垛, 必要时还应在顶、 底板坚固地点砌筑防水墙, 之后方可放水。
　( 2) 对于水压大于2MPa, 中间要穿过煤层的探断层水钻孔, 在打穿断层或含水层前, 还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。
　5 在探水孔施工中, 见到含水层、 断层、 陷落柱和积水区之前, 应停止钻进, 安好水门后再继续钻进。
　6 遇高压水顶钻杆时, 可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆, 使其慢慢地顶出孔口, 操作时禁止人员直对钻杆站立。
　7 必须做到交接班时不停钻。
　8 探放断层水的探水孔终孔后, 孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验, 检验断层隔水性能; 压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
　9 探放水钻孔, 完成探测任务后必须全孔注浆封闭, 并做好封孔记录。
六、 放水的技术要求:
　1 钻孔探到水后, 要观测水压、 水质、 水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量, 控制放水孔的流量或调整排水能力, 并清理水仓、 水沟等。
　2 加强放水地点的通风, 增加有害气体的观测次数。
　3 必须监视放水全过程, 放水结束后, 立即核算放水量与预计积水量的误差, 查明原因。
七、 探放水的安全措施:
　1 探水巷道中间不得有低洼积水段。
　2 探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进, 探水孔的超前距、 帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、 掘进前, 应在起点处设置标志, 并建立挂牌制度。
　3 巷道支护应牢固, 顶、 帮背实, 无高吊棚脚, 倾斜巷有撑杆, 使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。
　5 探水巷道应加强出水征兆的观察, 发现有挂红、 挂汗、 空气变冷、 出现雾气、 水叫、 顶板淋水加大、 顶板来压、 底板鼓起或产生裂隙出现掺水、 水色发挥、 有臭味等突水预兆时, 一旦发现立即停止施工, 采取措施, 立即报告调度室, 情况紧急时必须立即发出警报, 撤出所有受水威胁地区的人员。
　6 ”钻孔接近老空, 预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时, 必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班, 检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体超过本规程有关条文规定时, 必须立即停止打钻, 切断电源, 撤出人员, 并报告矿调度室, 采取措施, 进行处理。
　7 探放水人员必须按照批准的设计施工, 未经审批单位允许, 不得擅自改变设计。
8其它未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。